一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及碳纤维预浸料领域，具体涉及一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法，用于解决现有的碳纤维预浸料的耐高温性能不佳，而且碳纤维预浸料的树脂基体与碳纤维之间的结合差，导致其力学性能不佳的问题；该制备方法通过使用改性碳纤维和环氧树脂组合物为主要原料，改性碳纤维与环氧树脂组合物之间的界面结合优良，保证了制得的耐高温预浸料的力学性能好，而且环氧树脂组合物是由环氧树脂E

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维预浸料领域，具体涉及一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维预浸料是由碳纤维纱、环氧树脂还有其他等材料，经过涂膜、热压、冷却、覆膜、卷取等工艺加工而成的复合材料，又名碳纤维预浸布；之所以叫预浸布是因为这只是树脂与碳纤维的初步含浸，在产品成型时才是最终含浸的缘故，碳纤维预浸料广泛应用于钓具、运动器材、体育用品、航空航天等领域，目前其应用的很多领域的制品都对其强度要求很高，尤其是航空航天领域的应用，航天航空因为在高空高速下工作，要求机器外部材料有较好的耐高温性能，但是作为树脂基体的环氧树脂具有良好的黏结性、耐热性、耐化学药品腐蚀性、高强度和加工方便等一系列优点，但其固化物玻璃化温度小、高温固化时树脂流失率大，很难满足航天航空行业要求，而且由于碳纤维表面光滑且惰性，其与树脂基体之间的界面结合往往不尽如人意，然而，这些碳纤维预浸料的基本力学性能，如韧性、纵向和横向强度，都受碳纤维表面与树脂基体之间的界面粘结性能差的限制。
[0003]如何改善现有的碳纤维预浸料的耐高温性能不佳，而且碳纤维预浸料的树脂基体与碳纤维之间的结合差，导致其力学性能不佳，因此，亟需一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法来解决以上问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法：通过将环氧树脂组合物、固化剂以及促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中真空脱气，得到浸渍料，将改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料，解决了现有的碳纤维预浸料的耐高温性能不佳，而且碳纤维预浸料的树脂基体与碳纤维之间的结合差，导致其力学性能不佳的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：按照重量份称取环氧树脂组合物50
‑
60份、固化剂40
‑
50份以及促进剂1
‑
5份，备用；
[0008]步骤二：将环氧树脂组合物、固化剂以及促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50
‑
55℃的条件下真空脱气3
‑
5h，得到浸渍料；
[0009]步骤三：将改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：所述环氧树脂组合物为环氧树脂E
‑
51和耐高温环氧树脂按照质量比10：1
‑
5，所述固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、三乙烯四胺中的一种，所述促进剂为2，4，6
‑
三(二甲胺基甲基)苯酚、三乙醇胺中的一种。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述改性碳纤维由以下步骤制备得到：
[0012]步骤A1：将碳纤维、丙酮加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为85
‑
90℃，搅拌速率为400
‑
500r/min的条件下搅拌洗涤20
‑
30h，洗涤结束后冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤2
‑
3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60
‑
65℃的条件下干燥20
‑
30h，得到预处理碳纤维；
[0013]步骤A2：将四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
500r/min的条件下搅拌反应2
‑
3h，之后静置2
‑
3h，得到改性液；
[0014]步骤A3：将预处理碳纤维、改性液加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为70
‑
80℃，搅拌速率为400
‑
500r/min的条件下搅拌反应10
‑
15h，之后静置2
‑
3h，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤2
‑
3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60
‑
65℃的条件下干燥20
‑
30h，得到改性碳纤维。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：步骤A1中的所述碳纤维、丙酮的用量比为10g：80
‑
100mL，所述碳纤维的型号为T300B。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：步骤A2中的所述四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇的用量比为5
‑
6g：1g：50
‑
60mL：0.05
‑
0.1g。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：步骤A3中的所述预处理碳纤维、改性液的用量比为1g：10
‑
20mL。
[0018]作为本专利技术进一步的方案：所述耐高温环氧树脂由以下步骤制备得到：
[0019]步骤B1：将对硝基苯胺、氢溴酸溶液以及硫酸溶液加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为45
‑
50℃，搅拌速率为400
‑
500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入氯酸钾溶液，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30
‑
50min，之后升温至温度为65
‑
70℃的条件下继续搅拌反应2
‑
3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3
‑
5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为65
‑
70℃的条件下干燥6
‑
8h，得到中间体1；
[0020]反应原理如下：
[0021][0022]步骤B2：将双酚A、中间体1、二氧六环以及甲醛溶液加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为0
‑
5℃，搅拌速率为400
‑
500r/min的条件下搅拌反应2
‑
3h，之后边搅拌边升温至温度为80
‑
85℃的条件下继续搅拌反应8
‑
10h，控制升温速率为3
‑
5℃/min，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
[0023]反应原理如下：
[0024][0025]步骤B3：将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照重量份称取环氧树脂组合物50
‑
60份、固化剂40
‑
50份以及促进剂1
‑
5份，备用；步骤二：将环氧树脂组合物、固化剂以及促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50
‑
55℃的条件下真空脱气3
‑
5h，得到浸渍料；步骤三：将改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂组合物为环氧树脂E
‑
51和耐高温环氧树脂按照质量比10：1
‑
5，所述固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、三乙烯四胺中的一种，所述促进剂为2，4，6
‑
三(二甲胺基甲基)苯酚、三乙醇胺中的一种。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，所述改性碳纤维由以下步骤制备得到：步骤A1：将碳纤维、丙酮加入至三口烧瓶中搅拌洗涤，洗涤结束后冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到预处理碳纤维；步骤A2：将四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后静置，得到改性液；步骤A3：将预处理碳纤维、改性液加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后静置、真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到改性碳纤维。4.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，步骤A1中的所述碳纤维、丙酮的用量比为10g：80
‑
100mL，所述碳纤维的型号为T300B；步骤A2中的所述四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇的用量比为5
‑
6g：1g：50
‑
60mL：0.05
‑
0.1g；步骤A3中的所述预处理碳纤维、改性液的用量比为1g：10
‑
20mL。5.根据权利要求2所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，所述耐高温环氧树脂由以下步骤制备得到：步骤B1：将对硝基苯胺、氢溴酸溶液以及硫酸溶液加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入氯酸钾溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到中间体1；步骤B2：将双酚A、中间体1、二氧六环以及甲醛溶液加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发，得到中间体2；步骤B3：将中间体2、四氢呋喃加入至三口烧瓶中，边搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜宇轩，罗学军，黄猛，牛玉双，曹前勇，孙永福，
申请(专利权)人：安徽弘昌新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：